自然科普:地球自转的动力来源来自哪里?为什么可以一直转?
来源:悟空问答
发布时间:2020-05-27
浏览次数:2238

角动量守恒

 

如果我们仔细观测,在宇宙中自转的天体一抓一大把,目前来看,我所知道的可能黑洞是可以不转的,不过好像好没有观测到不转的黑洞。(如果是我消息滞后了,请大佬进行补充。)

那为什么天体都会转呢?

按照目前的主流假说,也就是星云假说,恒星是由宇宙中的分子云的引力塌缩,在引力的作用下逐渐形成的。

这个过程大概是这样的,分子云不断地往一个质点聚集,形成恒星胚胎。但是其实我们要知道的是,在形成过程中发,分子云往一点聚集时,是有动能的,在整个的过程中,分子云会相互碰撞,但整体是有一个角动量的,这其实也就是自转的原初动力。而其他的行星的形成也是类似的情况,唯一的区别是恒星由于自身质量巨大,最终点亮了核聚变反应。

那为什么天体都会一直转呢?

其实在宇宙中存在这许许多多的守恒定律,我们有能量守恒,质量守恒等等,还存在一款我们不提起的守恒,那就是角动量守恒。其实也很好理解这个守恒律,说白了,就是如果你转起来,只要没有外力干扰,你就可以一直转。

这种情况在花样滑冰场上其实是比较常见的,滑冰场上摩擦力的消耗相对较低,所以,一个运动转起来后,可以通过控制自己的形体,然后达到不同的绕转速度。

而我们所在的地球,实际上,可以近似看成一个没有任何干扰的系统,所以,绕转的速度基本上不会受到很大的影响。

 

真的可以一直转下去么?

 

实际上,地球的绕转速度是在减速的,它并不是完全没有干扰因素。这么说吧,其实月球以前转的速度也很快,只不过,然后在慢慢减速,减速到和绕地球公转的速度一致了。那都有哪些因素会干扰地球的自转速度呢?

一般来说,有这么两种情况:

  • 天外来物的撞击
  • 潮汐锁定

我们先来说第一种,

  • 天外来物的撞击

之前,我们其实是把地球近似看成了一个系统,那要破一个系统的守恒,其实只要引来外来的能量即可,最常见的就是小行星,陨石,彗星等的撞击了。

其实地球早期就遭受过大规模的小行星雨,但是这也没有给地球撞停下来,毕竟小行星相对于地球确实还是太小了。那为什么我们现在没有感觉到大规模的小行星雨呢?实际上,是因为有个大佬在保护我们,这位大佬就是木星,它利用自己的引力,挡住或者拐走了很多小行星。

  • 潮汐锁定

其实小行星撞击相对于第二种还算是比较猛烈的,不过第二种最终起到了决定性的作用。这是因为它一直都在给地球减速。那到底是什么在起这个作用呢?

我们都知道地球上有潮汐作用,那么问题来了,潮汐的能量是从哪来的?

其实是这样的,我们都知道月球和地球之间是存在的引力的。

而月球绕着地球转一圈是一个月,而地球自己转一圈是一天,这两差不多差了30倍之多。

在这个过程中,月球其实就一直在拖后腿,我们可以现象成一辆车在开,后面还拖着东西,如果不再加速,那速度一定会一直减慢。所以其实月球公转导致,地球在自转速度会减慢。那具体是如何消耗呢?

其实是发生在潮汐的过程中,海水和海水,海水和岩石,岩石和岩石的摩擦,还有岩石的形变都会消耗地球自转的能量的,最后都以热量的形式散失,然后地球就慢慢地减速下来。距今10年前,一天大概是10个小时,相当于当时的两天半等于现在的一天。而恐龙时代一天大概就只有20个小时左右,也就是说,地球实际上就是在一直减速的。

那地球会减速到什么程度呢?

其实也很简单,只要一个月等于一天了,也就是地球的自转等于月球的公转,不会拖后腿了。这时候地球和月球就相互潮汐锁定了,都是一面朝着对方。

那地球会一直这样下去么?

实际上,我们之前的分析是排除了太阳的引力因素,太阳引力也会对地球起到些微的减速作用,但效果远没有月球明显。其次,还有天外来客们的可能还会在地球被潮汐锁定进行对地球造成影响。

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